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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine
Kraftübertragung
wie eine stufenlose Kraftübertragung,
wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert.
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Solche
Vorrichtungen sind allgemein bekannt, insbesondere auf dem Gebiet
der stufenlosen Kraftübertragungen,
z.B. aus EP-A-0 924 447. In solchen bekannten Anordnungen wird das
drehbare Teil durch die Welle einer Riemenscheibe gebildet, welche
hohl hergestellt ist, um so Öl
zu einer Druckkammer eines Kolben-Zylinderzusammenbaus mit einer
axial bewegbaren Antriebsscheibe der Riemenscheibe zu fördern, um so
die Antriebsscheibe hin und weg von der anderen Antriebsscheibe
der Riemenscheibe durch Beeinflussen des hydraulischen Drucks in
der Kammer zu zwingen. Solche Zwangsbewegung der Antriebsscheibe
kann eine radiale Verschiebung eines Riemens verwirklichen, welcher
zwischen den Antriebsscheiben der Riemenscheibe angeordnet und geklemmt
ist, und damit eine Veränderung
im Übersetzungsverhältnis der
Kraftübertragung
bewirken. Darüber
hinaus ermöglicht
das Klemmen des Riemens die Kraftübertragung zwischen der Riemenscheibe
und dem Riemen durch Reibung.
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Mit
einer hohlen Riemenscheibe kann eine Verbindung zu solch einer Druckkammer
einfach mittels einer allgemein angebrachten radialen Bohrung in
der hohlen Welle hergestellt werden. In dem Beispiel, welches durch
die Patentschrift vorgelegt wird, wobei in dieser Veröffentlichung
die bewegbare Antriebsscheibe der Riemenscheibe und die angefügte Druckkammer
nicht dargestellt sind, ist der stationäre Riemenscheibenteil durch
ein Pumpengehäuse
ausgebildet, welches fest mit dem Kraftübertragungsgehäuse verbunden
ist. Die hohle Welle der Riemenscheibe erstreckt sich passgenau über einen
zylindrischen Vorsprung des Pumpengehäuses. Im zylindrischen Vorsprung
ist eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines Dichtungsrings zum Abdichten
des Anschlussstücks
bereitgestellt, d.h. zwischen dem Gehäuse beziehungsweise der hohlen
Welle. Der Dichtungsring ist vorhanden, um die Pumpe/Welle, allgemeiner
gesagt, die Verbindungsteile, am übermäßigen Verlieren von Öl aus der
hohlen Welle in das Innere des Kraftübertragungsgehäuses zu
hindern, um dadurch die Funktion der Hohlwelle, sehr hohe Drücke in die
Druckkammer zu übertragen,
zu erhalten. In dieser Hinsicht ist ein Dichtungsring, welcher etwas
an Austritt von Öl
erlaubt, tatsächlich
als eine gewünschte Wirkung
willkommen, da er das Lager mit der notwendigen Schmierung, d.h.
mit einem Ölfilm,
d.h. einer Schicht leckenden Öls,
zwischen dem drehbaren Teil und dem stationären Teil versorgt. Der Ölfilm verhindert zumindest übermäßigen Kontakt
beider Teile und verwirklicht eine Kühlwirkung in der Teileverbindung.
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Obwohl
die bekannten Vorrichtungen wie das Beispiel, welches oben vorgelegt
ist, Zufriedenstellendes leisten, ist die bekannte Konstruktion
offen für
Verbesserung. Sie ist dafür
bekannt, dass der Dichtungsring anfällig für Verschleiß ist, wohingegen die Menge
des Leckverlusts in geringerem Maße ohne teure Dichtungsringe
als zur Zeit erzielbar vorteilhaft wäre, wodurch der Wirkungsgrad
der Pumpleistung verbessert werden könnte. Diese Aspekte der bekannten
Konstruktion werden besonders nachteilig bei hohen Drehgeschwindigkeiten
und insbesondere, wenn relativ hohe Drücke angelegt werden, z.B. bis
zu 50 bar oder sogar höher,
wie es in gegenwärtigen
Kraftübertragungssystemgestaltungen
bevorzugt wird. In solchen Umständen
scheint sich der Ölverlust
beträchtlich
zu steigern, sogar in solch einem Ausmaß, dass das Funktionieren des
hydraulischen Systems behindert werden kann. Es ist eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion bereitzustellen, welche
diesen Nachteil der bekannten Konstruktion ausschließt, zumindest
aber verringert. Gemäß der Erfindung
wird zumindest in einem großen
Ausmaß dieser Nachteil
vermieden, wenn die Strukturmerkmale, welche durch den kennzeichnenden
Abschnitt des Anspruchs 1 bereitgestellt sind, angewendet werden.
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Durch
diese Merkmale wird verwirklicht, dass die Dichtungsfunktion des
Dichtungsringes optimiert und in Richtung einer dauerhaften Wirkung
desselben durch Einführen
eines Zwischenelements in der Form der Dichtungsbuchse verbessert
wird, alles auf der Grundlage der Einsicht, dass der Leckverlust
an Öl in
günstiger Weise
minimiert werden kann, wenn die Dichtungsbuchse geeignet geformt
ist, d.h. mit einem Flansch ausgestattet ist. Mit einem Dichtungsbuchsenelement,
welches zwischen dem stationären
und dem drehbaren Teil vorhanden ist, und mit der Dichtungsbuchse,
welche einen Flanschteil aufweist, der sich parallel zu einem sich axial
anpassenden Wandteil der Vorrichtung erstreckt, wird tatsächlich eine
dazwischenliegende Druckzone im Übergang
vom Raum, welcher auf Grund des axialen Spiels des Flanschteils
vorhanden ist, geschaffen. Durch diese dazwischenliegende Druckzone
und den dazwischenliegenden Druck, welcher ebendort vorherrscht, wird
umgesetzt, dass der Gradient des Druckabfalls von einer unter Druck
stehenden Ölkammer
zu der unter dem niedrigsten Druck stehenden Umgebung, z.B. Atmosphärendruck
auf Meeresniveau, deutlich verringert wird. Durch diese Verringerung
des Gradienten des Druckabfalls wird dementsprechend der Ölverlust
deutlich verringert, während
trotzdem die Schmierfunktion durch etwas Öl-leckverlust bei sehr hohen Drücken aufrechterhalten
bleibt. Die Verringerung, die erzielt wird, gründet sich auf dem Prinzip,
dass der Strom entlang des axialen Teils der Buchse vom Unterschied
zwischen dem höchsten
Druck und dem dazwischenliegenden Druck in der dazwischenliegenden
Druckzone abhängt.
Gemäß einer
Idee, welche der Erfindung unterlegt ist, bildet dieser Strom die
Quelle für
einen zweiten Strom zwischen dem Zwischendruck und der Kammer mit
dem niedrigsten Druck. Daher ist der letztere Druckabfall nicht
für die
Ge samtmenge des Ölleckverlusts
bestimmend.
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Der
Zwischendruck seinerseits wird tatsächlich durch das Vorhandensein
des Flanschteils und durch den Druck im axialen Spalt, welcher durch
denselben Flansch und den Berührungswandteil
bestimmt wird, umgesetzt. In dieser Hinsicht wird die Dichtungsbuchse
durch den Druck in der Druckkammer automatisch weg von der Druckkammer
gezwungen und durch den sich quer erstreckenden Berührungswandteil
in der Vorrichtung aufgehalten. Folglich nützt die Erfindung vorteilig
den hohen Druck aus, d.h. benützt
den hohen Druck, um selbigen zu erhalten. Der volle Kontakt zwischen
der Dichtungsbuchse und dem Berührungswandteil
sollte durch das Zulassen von Öllecken
aus der Zwischendruckzone in die Gehäusezone mit Umgebungsdruck
vermieden werden. Das Ausmaß des
Leckens und der tatsächliche
Zwischendruck werden durch den radialen Anfang und Ende der radialen
Wegleitungszone für Öl bestimmt,
wie sie durch den Flansch und den querliegenden Berührungswandteil
der Vorrichtung bestimmt wird.
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Eine
Idee, welche der Erfindung unterlegt ist, besteht in der Einsicht,
dass die Dichtungsbuchse, um so ihr richtiges Funktionieren zu verwirklichen,
in Bezug auf die Kräfte,
die an ihr in axialer Richtung wirken, ausgeglichen sein sollte.
Es wurde ebenfalls in dieser Hinsicht erkannt, dass der Zwischendruck
P2 und die Abmessungen der Dichtungsbuchse eine wichtige Rolle spielen,
da der Unterschied zwischen P1 und P2 das Ausmaß des Ölstromes bestimmt und da die
Abmessungen des Flansches, insbesondere der Berührungswände, den Druck im axialen Spalt
oder eher den Abfall des Drucks darin bestimmt und damit, in Verbindung
mit dem Oberflächenbereich
der Berührungswände, in
der Praxis folglich jenen des Flansches, die Kraft, welche in axialer
Richtung auf den Flanschteil der Buchse wirkt. Diese letztere Kraft
in Verbindung mit der Kraft, welche durch P2 auf den vertieften
Teil der Dichtung ausgeübt
wird, arbeitet gegen die Kraft, die sich aus P1, die auf die axiale
Fläche
des zylindrischen Teils der Dichtung wirkt, ergibt, welche auf die
Fläche
gerichtet ist, wo P1 vorherrscht. Im Prinzip wird dieses Gleichgewicht
mit der Druckkraft P0 vervollständigt,
welche auf die Oberfläche
der hinteren Wand des Flanschteils in Verbindung mit der Kraft wirkt,
die durch den Druck P1 auf die Buchse entwickelt wird. In den meisten
Fällen
kann diese Kraft vernachlässigt
werden, d.h. wenn die Vorrichtung auf Meeresniveau betrieben wird
und der Druck P0 der atmosphärische
Druck, daher null Bar, ist.
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Eine
Ausarbeitung des obigen Grundprinzips, welches der neuen Konstruktion
zu Grunde liegt, wird durch die folgende Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
erklärt,
in welchen auch gemäß der Erfindung
und auf der Grundlage des oben erklärten Prinzips des Gleichgewichts
der Kräfte
ein für
die Dichtungsbuchse definierter Faktor Cp innerhalb eines Bereichs
von 0,90 bis 0,975 und vorzugsweise zwischen 0,92 und 0,95 liegt,
wobei die Formel wie folgt lautet: Cp = (R2 2 – R1 2)/(((R4 2 – R3 2)/(2·In(R4/R3))) – R1 2). Hierin ist R1 der Radius des Innendurchmessers des axialen
Teils der Dichtungsbuchse; R2 ist der Radius
des Außendurchmessers
des axialen Teils der Dichtungsbuchse; R3 ist
der Radius des Innendurchmessers des angrenzenden querverlaufenden
Wandteils der Dichtungsbuchse, während
R4 der Radius des Außendurchmessers des angrenzenden
querverlaufenden Wandteils der Dichtungsbuchse ist.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Dichtungsring,
welcher zwischen den Lagerteilen der Vorrichtung vorhanden ist,
nicht mehr länger
anfällig
für Abnützung ist,
welche anderenfalls durch den drehbaren Vorrichtungsteil verursacht
werden würde.
Da sich die Dichtungsbuchse, welche einen Zwischenkörper zwischen
den drehbaren und den stationären
Vorrichtungsteilen bildet, nicht dreht, zumindest viel weniger als
der drehbare Teil der Vorrichtung während des Betriebs, kann der
Dichtungsring günstigerweise
seine Dichtungsfunktion auf eine Weise ausführen, welche nicht durch die
Drehung eines Körpers
beeinträchtigt
ist, auf dem er ruht. In der Konstruktion gemäß der Erfindung kann die Ausführungsform des
Dichtungsrings zum optimalen Abdichten auf Grund des fehlenden Erfordernisses
für den
Dichtungsring, sich zu drehen, ausgewählt werden.
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Die
Erfindung wird nun weiter mittels eines Beispiels gemäß einer
Zeichnung erklärt,
wobei:
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1 im
Schnitt einen Teil des Lagers zwischen einem drehbaren und einem
stationären
Vorrichtungsteil darstellt, wobei in diesem Lager eine Dichtungsbuchse
gemäß der Erfindung
eingebaut ist;
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2 einen
Satz von drei möglichen
Ausführungsformen
der Dichtungsbuchse gemäß der Erfindung bereitstellt;
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3 ein
Beispiel einer alternativen Anwendung des Grundprinzips der Idee
ist, welche der Erfindung zu Grunde liegt; und
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4 in
Schnittansicht ein Beispiel einer Kraftübertragung, an sich bekannt,
darstellt, in welcher die strukturellen Merkmale gemäß der Erfindung
eingearbeitet sind.
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In
der Zeichnung werden entsprechende Strukturmerkmale durch die gleichen
Bezugsziffern bezeichnet.
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1 stellt
in einer teilweise geschnittenen Ansicht einen Teil einer Vorrichtung
dar, wobei ein stationärer
Teil 51 im Schnitt, ein drehbarer Teil 52 in Draufsicht,
in Schnittdarstellung eine Dichtungsbuchse 53, eine zentrale
Achse 54 des drehbaren Teils 52 und der Dichtungsbuchse 53,
eine umlaufende Nut 55, welche im stationären Teil 51 vorgesehen
ist, ein Dichtungsring 56, welcher in der Nut zwischen
dem stationären
Teil und Dichtungsbuchse 53 auf dichtende Weise bereitgestellt
ist, vorliegen. Der drehbare Teil, welcher im zylindrischen Abschnitt
mit einem zylindrischen Teil der Dichtungsbuchse 53 überlappt,
ist mit zumindest einer vorzugsweise einem Paar von Umfangsnuten 57 von
relativ geringer Tiefe und Breite bereitgestellt. Vorzugsweise liegt
die Tiefe und Breite einer Nut 57 innerhalb des Bereichs
von 0,5-mal bis 2-mal dem radialen Spiel zwischen dem Durchmesser
des äußeren Umfangs
eines örtlichen
Abschnitts des drehbaren Teils 52 und dem Innendurchmesser
(= zweimal der Radius r1 derselben) der Dichtungsbuchse 53.
Solche Nuten verbessern die stabile Ausrichtung der Buchse und damit
ihrer Funktion durch Verbessern der Tatsache, dass Öl und hydraulischer
Druck schnell im gesamten radialen Raum 65 vorhanden sein
können.
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Am Übergang
zwischen dem zylindrischen Abschnitt 60 des drehbaren Teils 52 und
dem sich radial nach außen
erstreckenden Wandteil 61 davon wird vorzugsweise eine
Umfangsnut 58 von deutlich größerer Abmessung bereitgestellt.
Vorzugsweise gestattet die Nut der angrenzenden Wand 61 sich
unter den Radius r0 des äußeren Umfangs
des zylindrischen Vorsprungs 60 des drehbaren Teils 52 zu
erstrecken. Auf diese Weise wird ein Kontakt zwischen der Buchse 53 und
dem drehbaren Teil 52 auf Grund unglücklicher Toleranzen in den
Eckbereichen auf sichere und günstige
Weise vermieden, da das Vorhandensein der Nut 58 einen Raum 62 bereitstellt,
wo Öl mit
Druck P2 gepuffert werden kann, was für die Sicherung des richtigen
Funktionierens der Buchse 53 zu bevorzugen ist.
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In
der Vorrichtung gemäß Anspruch
1 liegt der zylindrische Vorsprung 60 des drehbaren Teils 52 in einem
zylindrischen Abschnitt des stationären Teils 1. Der drehbare
Teil 52 kann hohl vorgesehen sein, um einen Ölstrom zu
leiten. In dieser Vorrichtung ist eine Ölkammer 63 im stationären Teil 1 gegenüber Lecköl von einer Ölkammer 64,
z.B. ein Raum innerhalb des Gehäuses
einer Kraftübertragung;
abgedichtet. In der Ölkammer 63 herrscht
ein Öldruck
P1, z.B. 50 bar, welcher durch eine Ölpumpe, nicht in 1 dargestellt,
auf bekannte Weise erzeugt wird. Im Raum 64 herrscht Umgebungsdruck
P0, z.B. 0 bar, wenn die Vorrichtung auf Meeresniveau betrieben
wird. Ein Druck P2 besteht am Ort, wo der radiale Raum zwischen
der Buchse 53 und dem drehbaren Teil 52 endet
und wo der axiale Ölstrom
Q1 in die radiale Richtung umgelenkt wird, um zum Strom Q2 bei r3
zu werden, d.h. wo der axiale Spalt und Raum 66 zwischen
den angrenzenden Wänden 61, 53b beginnt.
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Zwischen
dem zylindrischen Vorsprung 60 des drehbaren Teils 52,
welcher einen Radius r0 aufweist, und der inneren Umfangswand des
zylindrischen Teils der Dichtungsbuchse 53, welche einen
Radius r1 aufweist, der etwas größer als
r0 ist, ergibt sich ein radialer Raum 65, welcher durch
das radiale Spiel geschaffen wird, welches durch die unterschiedliche
Größe zwischen
r1 und r0 definiert ist. Durch den Druck P1 im Raum 63,
z.B. der Innenraum einer Hohlwelle, ist die Dichtungsbuchse 53 in
Richtung der sich radial erstreckenden Wand 61 des drehbaren
Teils 52 gezwungen. Zwischen dem Flanschteil 53b der
Dichtungsbuchse 53, welcher sich parallel zur Wand 11 erstreckt,
und der Wand 61 verbleibt ein kleiner axialer Raum 66,
welcher durch den Ölstrom
Q2 vom Zwischenölraum 62 zum
Umgebungsraum 64 erzwungen wird. Der Ölstrom Q2 erfordert natürlich einen Ölstrom Q1
vom Raum 63 zum Zwischenölraum 12. Der Flanschteil
der Dichtungsbuchse 53 ist gekennzeichnet durch einen Beginn
des axialen Raums 66 am Radius r3 und dem Ende desselben
beim Radius r4. Es wird angenommen, dass zumindest eine der angrenzenden
Wände des
Flansches und der Wand 61 an diesen Niveaus r3 beziehungsweise
r4 beginnen und enden. Vorzugsweise wird die Bestimmung von r3 und
r4 an der Dichtungsbuchsenseite ausgeführt, während die Wand 61 querliegend über ihre
gesamte Länge verbleibt.
Dies ergibt sich gemäß der Erfindung,
da die Dichtungsbuchse leichter anzupassen oder zu ersetzen ist.
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Je
größer der
Unterschied im Druckniveau zwischen P1 und P2 ist, desto größer ist
der Ölleckverlust durch
den radialen Ölraum 65.
Es wird dadurch unnötig
gemacht, diesen Unterschied zu minimieren. Das genaue Druckniveau
in P2 und die genaue Menge an Leckverlust und axialem Abstand zwischen
dem Flansch 53B und Wand 61 wird durch den axialen
Abstand des radialen Raums 65 und des Niveaus von r3 beziehungsweise
r4 bestimmt, wie durch das Folgende beschrieben wird. In jedem Fall
ist r3 gleich mit oder größer als
r1 und r4–r3
ist vorzugsweise kleiner als die axiale Länge des radialen Raums 65.
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Die
Erfindung verwirklicht vorteilhafterweise ein Bemaßen der
Dichtungsbuchse 53 auf der Grundlage eines definierten
Gleichgewichts der verschiedenen Druckkräfte, die auf die Oberflächen der
Dichtungsbuchse 53 wirken. In dieser Hinsicht arbeitet
die Druckkraft, welche durch P1 erzeugt wird, gegen die Druckkraft,
welche durch Druck P2 und die Druckkraft im axialen Raum 66 erzeugt
wird, welche letztere vom Druck P2 beim Radius r3 zu Druck PO bei
Radius r4 abnimmt, d.h. in radialer Richtung nach außen. Sobald
es klar geworden ist, dass das Funktionieren als auch das Bemaßen der
Dichtungsbuchse 53 durch Ausgleichen der verschiedenen
Druckkräfte,
die auf sie wirken, bestimmt werden muss, wird die mathematische
Beziehung zwischen P1 und P2 durch Anlegen der gewöhnlichen
Formeln physikalischer Gesetze auf gewöhnliche Weise erzielt, wie
den Fachleuten auf diesem Gebiet der Technik bekannt ist.
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Zum
Beispiel ergibt für
Anwendungen auf Meeresniveau und mit Druck P0 als dem atmosphärischen Druck
auf Meeresniveau, d.h. null Bar, wie dies am häufigsten in den meisten der
wahrscheinlichen Anwendungen der Vorrichtung der Fall sein wird,
das oben beschriebene Kraftgleichgewicht eine relativ einfache Beziehung
zwischen P1 und P2:
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Diese
Ableitung des vorher erwähnten
Gleichgewichts zeigt, dass für
den Zweck des theoretischen Anzeigens des Zuwachses in der Verringerung
der Leckverluste für
unterschiedliche Gestaltungen der Dichtungsbuchse gemäß der Erfindung
die Beziehung zwischen P1 und P0 als rein auf geometrischen Eigenschaften
der Konstruktion beruhend betrachtet werden kann. Dies macht es
beim Feinabstimmen der Konstruktion gemäß der Erfindung möglich, die
Konstruktion unabhängig
von Temperatur, Leck, Druckniveau und Dichtungsbuchsenlänge zu gestalten.
Die Werte für
r1–r4
können
ausgehendend von einer Standardflussformel zum Berechnen des Stromes
durch den radialen Raum 65 berechnet werden. Solch eine
Formel kann die Länge
und Höhe,
d.h. r1–r0
des radialen Raums 65, die Ölviskosität und einen Exzentrizitätsfaktor
der Welle miteinbeziehen. Auf diese Weise kann eine Schätzung des Ölstroms
Q1, welcher als gleich dem Ölstrom
Q2 betrachtet wird, erzielt werden. Es zeigt sich in der Praxis,
dass die Leckverlustwerte, welche solcherart erzielt werden, am
unteren Ende liegen, wahrscheinlich, da die Standardflussberechnungsformeln
nicht eine wahrscheinliche Wirkung der Drehung des drehbaren Teils 52 miteinbeziehen
können.
Jedoch beeinflusst solch eine Abweichung nicht den Druckunterschied
P1–P2
und der Abfall an Leckverlust, welcher durch eine Verringerung von
P1–P2
erzielt wird, bleibt proportional.
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2,
im Bild von links nach rechts, stellt einige Gestaltungsbeispiele
A, B, C einer Dichtungsbuchse 53 für die Konstruktion gemäß der Erfindung
vor. Um die relativen Unterschiede, die durch Gestalten solch einer
Dichtungsbuchse gemäß dem CP-Faktor
zur Auswahl stehen können,
zu kennzeichnen, wird die folgende Tabelle von berechneten Ergebnissen
bereitgestellt.
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Die
Tabelle umfasst ein mittleres Spiel und ein maximales Spiel, wobei
Letzteres auf der Grundlage einer angestrebten Herstellungstoleranz
berechnet ist. Das Minimalspiel auf Grund dieser Toleranz wird um der
Einfachheit willen weggelassen. Die Tabelle zeigt, dass relativ
zur Bauart A, eine deutliche Wirkung in der Verringerung des Druckunterschieds
P1–P2
durch Erhöhen
der Dicke der Dichtungsbuchse und durch Verringern der radialen
Höhe des
axialen Raums 66 erzielt werden kann. Sollte die Dicke
der Dichtungsbuchse 53 nicht erhöht werden dürfen, wie durch Bauart C als
Beispiel gezeigt, dann wird eine weitere Verringerung der Höhe des axialen
Spalts 66 für
eine vergleichbare Wirkung ange strebt.
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3 ist
ein anderes Beispiel einer Anwendung des Grundprinzips der Idee,
welche der vorliegenden Erfindung unterlegt ist. Natürlich muss
die Formel CP an die unterschiedlichen Umstände angepasst
werden, in welchen P1 auf die radiale innere Seite des axialen Raums
zwischen Dichtungsbuchse 53 und drehbarem Teil 52 wirkt.
Das richtige Funktionieren dieser Dichtungsbuchse wird verwirklicht,
wenn Druck P0 relativ hoch im Verhältnis zu dem höheren Druck
P1 ist oder wenn die wirksame Oberfläche von P2 erhöht wird,
z.B. durch Verwirklichen einer Vertiefung im Flanschteil der Buchse,
in Verbindung mit der Fläche,
wo das Fügen
der radialen Wandteile endet, d.h. wo der radiale Strom in die axiale
Richtung übergeht.
Dieser Grundsatz des Vergrößerns der
Betriebsfläche
von P2 kann auch in dem vorhergehenden Beispiel angewendet werden.
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4 stellt
in ihrer Schnittansicht ein Beispiel einer ununterbrochen veränderbaren
Kraftübertragung bereit,
in diesem Falle zum Antrieb eines elektrischen Generators B. Jedoch
kann solch eine Kraftübertragung gleichermaßen in z.B.
einem Personenfahrzeug angewendet werden. In diesem Beispiel läuft ein
Endlosriemen zwischen den Antriebsscheiben 20 und 14 und 30 und 32 jeder
jeweiligen Riemenscheibe eines Satzes von Riemenscheiben, welche
in einem geschlossenen Kraftübertragungsgehäuse 1, 1a eingebaut
sind. Eine Antriebsscheibe 20, 32 ist axial bewegbar
vorgesehen und kann zu einer axial feststehenden Antriebsscheibe 14, 30 durch
hydraulischen Druck P1 angedrückt
werden, welcher in den Druckkammern 28, 34 erzeugt
wird, die gemeinsam mit der bewegbaren Antriebsscheibe 20, 32 einzeln
Teil eines Zylinder-Kolbenaufbaus sind. Die Druckkammern 28, 43 werden
hydraulisch durch eine Pumpe 6 gespeist, welche über eine
Leitung 15, 42, die den stationären Teil 51 in
der vorangehenden Zeichnung bildet und teilweise nicht in der Figur
gezeigt ist, eine hohle Welle 35, 36 der jeweiligen
Riemenscheiben versorgt. In der Hohlwelle 35, 36 gibt
es eine radiale Bohrung, welche die Druckkammer 28, 34 öffnet. An
beiden Riemenscheiben ist die Welle 35, 36 mit
einer Verlängerung 49, 50 vorgesehen,
welche drehend an der jeweiligen Riemenscheibe zum Anpassen des
Durchmessers und zum Verbinden der Leitung 15, 42 befestigt
ist, welche hier den stationären
Teil 51 bildet, wie in den vorhergehenden Zeichnungen beschrieben.
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Es
geht offensichtlich aus der Erklärung
und den Beispielen, die bereitgestellt sind, hervor, dass die Konstruktion
gemäß der Erfindung
noch weiter durch Optimieren der Geometrie der Dichtungsbuchse gemäß der Erfindung
verbessert werden kann, wobei der neu entwickelte Druckfaktor CP verwendet wird, um so auf eine Minimierung
des Lecks in einer drehbaren Dichtungskonstruktion zu kommen. Der
Faktor CP sollte nahe bei 1 gehalten werden,
jedoch vorzugsweise niedriger als 0,975 sein, um eine gute Kühlungsleistung
aufrecht zu erhalten und Abnützung
der Dichtungsbuchse am axialen Raum 61 zu verhindern.
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Zum
Gleichgewicht der Kräfte,
welches beim Gestalten der Dichtungsbuchse 53 aufgestellt
wurde, kann bemerkt werden, dass theoretisch der Dichtungsring dieses
Gleichgewicht beeinflussen könnte.
Es scheint jedoch, dass die Buchse 53 in der Praxis einen
stabilen Gleichgewichtszustand einnimmt, in welchem der Einfluss
des Dichtungsrings vernachlässigt
werden kann. Die Erfindung macht es möglich, die Herstellungskosten
der bekannten Vorrichtung zu verringern, da es nun relativ leicht
ist, die Nut 55 für
die Dichtung 56 in der Dichtungsbuchse bereitzustellen,
welche aus diesem ökonomischen
Grund die bevorzugte Ausführungsform
darstellen würde.
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Die 4 ist,
wie folgt, genauer beschrieben. Der elektrische Generator, gezeigt
in 4, umfasst ein Gehäuse 1 mit einem Deckelteil 1a,
welcher eine ohne Unterbrechung veränderbare Kraftübertragung
, allgemein mit 2 bezeichnet, umschließt, wobei ein Riemen/Riemenscheiben-Antrieb,
bereits bekannt, eine Niederdruckpumpe 4, eine Hochdruckpumpe 6,
ein Generator, allgemein mit 8 bezeichnet, und ein Ölsystem,
das im gesamten Gehäuse 1 angeordnet
ist, eingesetzt werden.
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Die
Kraftübertragung 2 verwendet
einen, Metallriemen 3 und ermöglicht es, die veränderliche
Drehzahl einer Antriebswelle 10, welche einen Antrieb von
einer Spule z.B. eines Gasturbinenmotors oder eines Windrades erhält, in eine
nahezu konstante Drehzahl umzuwandeln, so dass der Generator 8 mit
einer nahezu konstanten Drehzahl betrieben werden kann. Die Kraftübertragung
ist in Automobilfahrzeugen mit einer umgekehrten Funktion ausgewendet,
d.h. um den Fahrzeugmotor so konstant wie möglich zu halten, während die Raddrehzahl
sich verändert.
Um dies zu erreichen, trägt
eine erste Welle 35 des Riemenantriebsmechanismus einen
Flansch 14, welcher eine geneigte Oberfläche 16 definiert,
gegen welche ein Antriebsriemen 3 drückt. Die Welle 35 trägt auch
einen koaxial angeordneten, bewegbaren Flansch 20, welcher
antriebsmäßig mit
der Welle 35 über
einen Keilabschnitt (nicht gezeigt) verbunden ist. Der bewegbare
Flansch 20 definiert eine weiter geneigte Oberfläche 22,
welche in Richtung der Oberfläche 16 geneigt
ist, wobei diese Oberfläche
dazu dient, um einen V-förmigen Kanal
zu definieren, dessen Breite durch Verändern der axialen Position
des Flansches 20 in Bezug auf den feststehenden Flansch 14 verändert werden
kann. Der Flansch 20 weist eine kreisförmig symmetrische Wand 24 auf,
welche sich in Richtung eines allgemein schalenförmigen Elements 26 erstreckt und
mit diesem zusammenwirkt, das auf der Welle 35 sitzt, um
eine erste hydraulische Kammer 28 dort dazwischen zu definieren,
welche sich in Fluidverbindung mittels eines Steuerkanals (nicht
gezeigt) mit einem beigefüg ten
Steuerventil befindet. In ähnlicher
Weise sind ein feststehender Flansch 30 und ein bewegbarer Flansch 32 mit
einer zweiten Welle 36 zusammengefügt und mit einer zweiten hydraulischen
Steuerkammer 34 verbunden. Ein Stahlgliederriemen, welcher
einen Querschnitt in Trapezform mit der äußerst gelegenen Oberfläche breiter
als die innerste Fläche
aufweist, wird verwendet, um die erste und die zweite veränderbare Übersetzungsriemenscheibe,
welche durch die Paare von jeweils feststehenden und bewegbaren
Flanschen 14, 20; 30, 32 ausgebildet
werden, miteinander zu verbinden, um die Flansche 14, 20; 30, 32 antriebsmäßig zu verbinden.
Die Welle 35 befindet sich in verzahnter Antriebsverbindung
mit der Antriebswelle 10 über ein Untersetzungsgetriebe
und die Welle 36 ist mit dem Generator 8 über ein
Parallelübersetzungsgetriebe 40, 41, 44, 43 verbunden.
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Die
Position jedes bewegbaren Flansches 20; 32 in
Bezug auf den beigefügten
feststehenden Flansch 14; 30 wird durch die hydraulischen
Stellglieder gesteuert, welche durch jeden beweglichen Flansch 20; 32 und
seine beigefügte
hydraulische Kammer 28; 34 ausgebildet wird. Da
der Verbindungsriemen 3 eine feststehende Breite aufweist,
zwingt das Enger-zusammen-Bewegen der Flansche 14, 20; 30, 32 den
Riemen 3 einen Pfad mit erhöhtem radialen Abstand aufzunehmen.
Der Verbindungsriemen 3 weist eine feststehende Länge auf
und folglich muss sich, wenn der eine bewegbare Flansch 20; 32 in
Richtung seines beigefügten
feststehenden Flansches 14; 30 bewegt wird, der
andere bewegbare Flansch 32; 20 weg von seinem
beigefügten feststehenden
Flansch 30; 14 bewegen, damit der Pfad von einem
willkürlichen
Ausgangspunkt, um eine der Riemenscheiben zur zweiten Riemenscheibe
um die zweite Riemenscheibe herum und zurück zu dem feststehenden, willkürlichen
Ausgangspunkt, einen konstanten Weg beibehält.
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Ein
Steuersystem, eine elektrische Steuereinheit (nicht gezeigt), welche
die hydraulischen Steuermittel 28 und 34 und drei
hydraulische Pumpen (nicht gezeigt) koordiniert und steuert, ist
zum Steuern sowohl der Antriebsübersetzung
und der Presslast, welche auf den Riemen ausgeübt wird, sonst der Zahnklemmkraft,
bereitgestellt.
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Der
Zusammenbau eines Riemenscheibensatzes und eines Riemens, welcher
grundsätzlich
eine fortlaufend veränderbare
Kraftübertragung
bildet, im Folgenden der Zusammenbau der ersten und der zweiten Riemenscheibe,
die Strukturen, welche die hydraulische Kammern 34 und 28 definieren,
die Lager 17, 18, 19, die Muttern 21,
welche diese Elemente auf den jeweiligen Riemenscheibenwellen 36, 35 verschrauben,
der Riemen 3, welcher zwischen den Riemenscheiben angebracht
ist, werden allgemein als Variatorstruktur bezeichnet. In Verbindung
mit den Steuermitteln zum Steuern der das Kraftübertragungsverhältnis verändernden Funktion;
in diesem Fall die elektro-hydraulischen Steuermittel wird die Variatorstruktur
als Variator bezeichnet. Die Variatorstruktur ist auf einer Variatorgrundplatte 22,
welche in das Gehäuse 1 eingeschoben
und ebendort befestigt ist, angebracht, wobei die Variatorstruktur
darauf angebracht ist. Auf der axial gegenüberliegenden Seite ist die
Variatorstruktur durch eine zweite Variatorstrukturplatte 23 getragen,
welche gleichermaßen
die jeweiligen Wellen 35 und 36 durch die Lager 18 trägt. Beim
Zusammenbau der Kraftübertragung
bildet die zweite Trageplatte 23 vorzugsweise einen Teil
der Variatorstruktur, die zuvor erwähnt wurde.
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Beide
Trageplatten 22 und 23 werden mit einer Öffnung zum
Tragen einer Zwischenwelle, der Antriebswelle 10, beziehungsweise
einer Zwischen- und Kraftübertragungsabtriebswelle 11 bereitgestellt.
Die Welle 11 wird an ihrer gegenüberliegenden Seite durch das
Gehäuse 1 getragen.
Die Kraftübertragungsantriebswelle 10 trägt ein Zahnrad 38,
welches in einer drehzahlverringernden Weise mit einem Zahnrad 39 kämmt, das
auf der Welle 35 angebracht ist und das auf der gegenüberliegenden
Seite der Trageplatte 22 relativ zum Riemenscheibenzusammenbau
angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist das Zahnrad 39 vorzugsweise
auf der Welle 35 durch einen Flanschteil angebracht, welcher
das Lager 17 der ersten Welle 35 trägt. Auf
der Gegenseite der zweiten Variatortrageplatte 23 ist ein
Zahnrad 40 auf der Welle 36 angebracht, welches
mit dem Zahnrad 44 auf der Zwischenwelle 11 kämmt.
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Der
Deckelteil 1a verschließt den Variatorabschnitt des
Gehäuses
und stellt eine hydraulische Zutrittsöffnung 42 bereit.
Er enthält
auch Trageteile für
die Zwischenwelle 11 und die Generatorwelle 9.
Der Deckelteil 1a der vorliegenden Ausführungsform wird mit einer Schachtstruktur 5 hergestellt,
welche sich koaxial mit der primären
Welle 35 verbindet. Der Schacht 5 ist zum Aufnehmen
mehrerer Pumpen hergestellt, welche nebeneinander mit einer gemeinsamen
Antriebswelle angeordnet sind, die mit dem primären Antrieb mittels des Wellenteils 9 verbunden
ist. Der Schacht 5 wird mit einem eigenen Deckelteil 7 hergestellt,
welcher den einfachen Zugriff und die einfache Entnahme im Falle
eines Schadens einer Pumpe erlaubt. In der derzeitigen Ausführungsform
ist die Höchstdruckpumpe 6 am
nächsten
zum Deckel 7 angeordnet. Der Schacht 5 verbindet sich
mit einem abgetrennten Ölschacht 13 über eine
Hydrauliköffnung 15.
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Die
Erfindung bezieht sich abgesehen von den folgenden Ansprüchen auch
auf die vorangehende Beschreibung und alle Einzelheiten und Aspekte
in der Zeichnung, welche nicht beschrieben sein mögen, aber welche
direkt und unzweideutig durch einen Fachmann auf diesem Gebiet der
Technik davon ableitbar sind.
